电网故障引起220kv线路纵联保护误动的原因分析及处理

2014-12-24刘莉

山东工业技术 2014年12期

关键词：接点合闸重合

刘莉

（四川明珠集团有限责任公司，四川遂宁 629200）

电网故障引起220kv线路纵联保护误动的原因分析及处理

刘莉

（四川明珠集团有限责任公司，四川遂宁 629200）

目前，我国的电力构成系统中主要采用220KV站，而且使用时间大多达到10年的时间，由于使用时间较长，这些保护装置中的易损元器件的性能不是很稳定，会对继电保护装置动作的可靠性产生影响。本文主要分析了电网故障引起220KV线路纵联保护误动的原因，以及预防处理方法。

电网故障；线路保护；纵联误动

0 引言

近几年内，国内各地区不断扩大220KV电网的架设范围，推动了纵联保护技术的发展。然而，在电网设备的日常运行中，电网故障容易引起220kv线路纵联保护误动，而高频保护亦因此暴露出诸多不足之处，其中以闭锁式保护和光纤差动保护为主的线路保护装置，在出现错误保护动作时，就会引起线路联动保护误动。文章在该背景下，以遂宁市电网故障事故为切入口，深入剖析电网故障引起220kv线路联动保护误动原因和研讨电网故障引起220kv线路联动保护误动处理措施。

1 电网故障引起220kv线路联动保护误动案例概述

2013年遂宁市电网220kv双万东线发生了B相接地故障，作出正确保护动作的线路仅为两侧，其中发生于重合闸的动作，纵联后加速保护动作，造成二线断路器三相跳闸，从而影响了电网的安全运行。二线按双重化的原则有配置了2套的线路保护装置，分别是闭锁式保护和光纤差动保护，这次事故产生的主要原因是光纤差动保护动作正确，但是在重合闸过程中未能起到后加速保护用。其中左侧线路在28ms、48ms、683ms、707ms、742ms、752ms、760ms、790ms时，会分别出现纵联保护B相跳出口、纵联保护B相断开断路器、重合闸动作出口、B相TWJ变位、形成对侧B相短路器合闸电压、断路器合闸、三相断路器断开；而右侧线路在28ms、47ms、671ms、730ms、742ms时，会分别出现纵联保护B相跳出口、断路器断开、TWJ变位，以及重合闸动作出口等情况。

2 电网故障引起220kv线路联动保护误动原因分析

从分析该故障的录波图上来分析，这左右两侧线路所发生的故障主要是B相瞬时接地故障，在左右两线路发生重合闸动作后线路没有发生故障，正常情况下纵联后加速保护部应该有动作，但事实上却发生了误动，主要逻辑分析如下：

（1）从分析结果来看，当线路发生保护处于开放状态，其加速保护的前提，是TWJ返回，同时经20ms延时，或者断开相有电流，加速保护的条件是TWJ接点返回并经20ms延时或断开相有电流，在TWJ接点返回，同时保持阻抗元件在定值范围内，纵联就会产生加速保护的动作。根据线路发生故障的事实来看左侧保护在故障发生后的707ms有出现接点返回的情况，而到了53ms之后才发生B相短路的合闸。当保护检测到TWJ接点返回并经20ms后确认线路恢复全相运行，B相断路器并未真正合上，线路仍然处于非全相运行状态。

（2）在重合闸动作过程中，由于保护电压取自线路电压互感器，当线路处于非全相运行时断开相B相电压很小，幅值大约为14V，B相电流为0。判断断路器是否发生重合最主要的是要提取断路器合闸位置继电器的TWJ信号，从故障的情况来看，TWJ线圈被短接，接点被返回，从而发生了误动保护。因此此时的断路器还没有实现真正意义上的合闭，造成线路保护发生提前的加速功能，事实上是该接线中的TWJ接点变位的是重合闸而不是断路器合闸。断路器合闸所需时间一般是在60ms到80ms之间，少数的断路器合闸所需的时间会超过120ms，该接线会对线路保护的逻辑产生主要的影响作用，造成后加速的误判。其中接线的TWJ接点变位和断路器主触头存在差异性，因此无法将断路器合闸状态全面体现出来。

（3）通过对右侧线路操作回路的TWJ接线的进一步检查发生接在断路器辅助接点的，当发生重合闸动作之后，TWJ接点不会出现立即返回现象，当断路器真正合闸且断路器辅助接点动作后才返回。因此，TWJ变位对断路器是否真正合闸具有比较有参考意义。

3 电网故障引起220kv线路联动保护误动处理措施

高压输电线路发生故障大多是由于单相瞬时接地短路造成的，为对纵联距离的线路起到保护作用，防止合闸环流引起误动，一般我们采用以下的措施来进行处理。

3.1 接点位置添加TWJ

TWJ回路是属于一种开入回路，在对线路的保护中起着关键的作用，目前市场使用的国产微机保护就是通过TWJ回路来实现全相及非全相运行、手合及重合后加速、电压互感器断线及跳闸位置停信等逻辑功能，这些跟它所发挥的保护动作性能有着密切的联系，所以需要重视断路器辅助开关转换的时间和主触头动作时间的配合。因此，要求TWJ回路要具备准确、真实反映断路器的实际状态。

3.2 增添闭锁处理

单相合闸过程中，线路的运行情况是非全相的，比如像一些阻抗元件在非全相运行时很容易产生误动，因此可以采用增加必要的闭锁措施来解决这个问题。比如，当某相阻抗元件达到定值，同时该相的电流比某一门槛值还要大时才可以发挥作用，避免出现由于断开相电压较低且存在零序电流时阻抗加速元件误动。在选取电流门槛值时应避开电容电流，这样，一方面才能对断开相是否处于合闸状态进行识别，另一方面也可以避免电容电流影响到后加速保护。由于220V高压发生故障时的电流都比较大，一旦遇到金属性故障，电流更大，所以门槛值不会对阻抗元件产生误闭锁动作。

3.3 线路运行状态的判断

由于受到的影响因素复杂多变，TWJ接点出现返回现象那不代表断路器合闸，换个说法就是TWJ返回与断路器合闸并不具有同步性。为增加后速保护动作的可靠性，有效、彻底的解决方法就是根据线路的电压和电流量的运行状态来判断线路运行的状态，而不是仅仅通过判断TWJ的开入方式来判断。以目前市场上使用最多的电压取自线路电压互感器为例，在非全相运行时，断开相的电压为残压，数值比较小，电流的数值几乎为零；在全相运行时，三相电压额定值比较大，三相电流为负荷电流，在全相运行出现线路故障时，电压比较小，而电流则比较大。换句话说，线路处于不同运行状态时电气量所呈现出来的特征是不一样的，可以根据这些特征来判断线路运行状态。